Ligeramente más grande que una moneda de diez centavos, un peine de frecuencia recién diseñado cuyo espectro contiene elementos igualmente espaciados proporciona una potente fuente de luz, que abarca frecuencias de más de 550 GHz con una potencia total de 5 mW. En el corazón de los peines de frecuencia hay teraherciosTHz láseres cuánticos en cascada QCL, que tienen la ventaja de tener una alta potencia en forma de radiación THz y capacidades de banda ancha ya que los QCL tienen ganancia en un rango de frecuencia más amplio.
Aunque extremadamente útil, el espectro de terahercios ha permanecido tradicionalmente sin explotar a pesar de su utilidad en campos que van desde la física hasta la biología debido al gran tamaño y costo de los sistemas. Los peines de frecuencia son herramientas poderosas para mediciones de alta precisión y espectroscopía. Combinando estos dos elementoshacer un peine de frecuencia compacto que genere luz de longitud de onda larga en el rango de terahercios puede producir una fuente útil de radiación para una variedad de aplicaciones en imagen, diagnóstico, detección remota e identificación de "huellas digitales" moleculares de moléculas extremadamente complejas.
Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts y de los Laboratorios Nacionales Sandia han fabricado QCL de alto rendimiento y los han integrado en un dispositivo para demostrar nuevos peines de frecuencia de terahercios de banda ancha de alta potencia. Al cancelar la dispersión de la longitud de onda intracavitaria mediante grabado corrugado del láser, se puede formar un peine robusto ya que las ondas de longitud de onda larga viajan hasta el final de la cavidad antes de reflejarse, mientras que las ondas de longitud de onda corta se reflejan antes.
Esto produce peines de frecuencia que cubren un rango de frecuencia de casi 500 GHz con más de 70 líneas a 3,5 terahercios. El ancho de banda de frecuencia del peine cubre el 14% de su frecuencia central. Este es el ancho de banda fraccional más alto de los peines de frecuencia semiconductores integrados hasta la fecha, lo que sugiereque se pueden usar técnicas similares para mejorar los peines de frecuencia en longitudes de onda distintas de terahercios, como el infrarrojo medio. Se utilizó un derivado de la espectroscopía de transformada de Fourier, la espectroscopía de transformada de Fourier con interferencia de onda desplazada SWIFT, para medir cuantitativamente el rendimiento delos peines de frecuencia de los láseres y para medir la efectividad de la formación del peine. Al utilizar la mezcla intracavitaria, estos láseres pueden medir de manera compacta la frecuencia de los láseres monomodo sin la necesidad de un detector de terahercios de alta velocidad o un láser externo de estado sólido.
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Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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